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Programação e Computação Numérica

Código: CVN039     Sigla: PCN

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Matemática e Informática

Ocorrência: 2022/2023 - 2S

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Matemática e Informática
Curso/CE Responsável: Licenciatura em Engenharia Civil (regime noturno)

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
CIVN 9 Plano Estudos 2019 2 - 4 67,5 108

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Maria Raquel Feliciano Barreira Responsável

Docência - Horas

Ensino Teórico-Prático: 3,50
Tipo Docente Turmas Horas
Ensino Teórico-Prático Totais 1 3,50
Maria Raquel Feliciano Barreira 3,50

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Pretende-se que o estudante adquira competências no domínio da programação e do cálculo numérico. No final da unidade curricular, o estudante deverá ser capaz de:

  • Compreender os princípios básicos de programação, que permitam ao estudante adaptar-se a novas linguagens de programação

  • Desenvolver raciocínio lógico

  • Compreender e aplicar métodos numéricos para resolver problemas matemáticos: equações não lineares, aproximação de funções por polinómios, integração

    numérica e equações diferenciais ordinárias.

  • Implementar algoritmos obtidos a partir dos métodos numéricos abordados e aplicá-los a problemas da Engenharia Civil.

  • Reconhecer vantagens, desvantagens e limitações de cada método.

  • Desenvolver capacidade de trabalho em equipa.

Resultados de aprendizagem e competências

Não aplicável

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos prévios sobre funções reais de variável real (continuidade, diferenciabilidade, integração) e sobre equações diferenciais ordinárias.

Programa


  1. Introdução à programação: constantes, variáveis, operadores (aritméticos, relacionais e lógicos), funções (2 semanas)

  2. Pseudocógido: estrutura de um algoritmo, declaração de variáveis, atribuição de valores, comentários, entrada e de saída de dados, estruturas básicas (sequencial, condicional e repetição) (3 semanas)

  3. Teoria de erros: erro absoluto, erro relativo, propagação de erros (1 semana)

  4. Determinação de raízes de funções não lineares: Métodos de ponto fixo, bissecção, secante e Newton-Raphson (1 semana)

  5. Interpolação de funções: fórmulas de Lagrange e de Newton (2 semanas)

  6. Integração numérica: (2 semanas)

    1. Problemas de engenharia civil que requerem integração numérica

    2. Diferença entre integração algébrica e integração numérica

    3. Regras de integração numérica: regras de Newton-Cotes, quadratura de Gauss



  7. Resolução numérica de equações diferenciais ordinárias (edos) (4 semanas):

    1. Introdução à resolução numérica de edos

    2. Métodos de Euler e de Runge-Kutta



Bibliografia Obrigatória

Chapra, S.C., Canale, R. P.; ;Numerical Methods for Engineers - 7th edition, McGraw-Hill, 2015
Correia dos Santos, F., Duarte, J., Lopes, N. D.; Fundamentos de Análise Numérica com Python 3 e R – 2ª edição, Edições Sílabo, 2019
Guttag, J. V;; Introduction to Computation and Programming Using Python, MIT Press

Bibliografia Complementar

Liang, Y.D.; Introduction to Programming Using Python, Pearson, 2013
Quarteroni, A., Salero, F. ; Cálculo Científico com Matlab e Octave, Springer, 2006
Burden, R. L., Faires, D. J.,Burden, A. M.; Numerical Analysis – 10th Edition, Engage, 2016

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Nas aulas teórico-práticas serão introduzidos os conceitos, sempre que possível recorrendo a exemplos de aplicação, procurando-se estimular o interesse, o raciocínio e o espírito crítico dos estudantes.

As aulas de laboratório decorrerão em salas de informática e serão dedicadas à resolução de exercícios de programação que permitam ao estudante por em prática os conhecimentos adquiridos. Será introduzida uma linguagem de programação, que permita ir implementando os conceitos

Será promovido o trabalho em grupo.

A avaliação contínua será feita através da realização de 3 pequenos trabalhos, um teste escrito  e um projeto final.

A avaliação em época de exame será feita através de um exame escrito e um projeto (que poderá ser o realizado ao longo do semestre).

Software

Jupyter notebook
Python3

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Teste 30,00
Trabalho escrito 70,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Elaboração de projeto 12,00
Estudo autónomo 37,50
Frequência das aulas 52,50
Trabalho escrito 6,00
Total: 108,00

Obtenção de frequência

Não aplicável

Fórmula de cálculo da classificação final

Por avaliação contínua



  • 10%*trabalho1+10%*trabalho2+10%*trabalho3+30%*teste+40%*projeto


 


Por avaliação final



  • 70% exame + 40% projeto

  • Não é aplicável o regime de avaliação de 100% por exame (ou seja, é aplicado um regime de exceção) uma vez que a componente de projeto desempenha um papel fundamental na integração dos vários conhecimentos através da sua aplicação para resolução de um problema concreto e permite consolidar as competências de programação.





 

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